DE102018212916A1

DE102018212916A1 - Bestimmung eines Verlaufs einer Fahrspur

Info

Publication number: DE102018212916A1
Application number: DE102018212916.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Liebner; Andreas Hackelöer; Thomas Schutzmeier; David Pannen
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2020-02-06
Also published as: CN112437869A; WO2020025084A1; US20210300379A1

Abstract

Eine Fahrstraße mit einer Fahrspur umfasst einen ersten und einen zweiten abzweigungsfreien Abschnitt, sowie einen dritten Abschnitt, der zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt liegt und in dessen Bereich die Fahrstraße einen niveaugleichen Verkehrsknotenpunkt mit einer anderen Fahrstraße bildet. Ein Verfahren zum Bestimmen des Verlaufs der Fahrspur umfasst Schritte des Bestimmens von Fahrtrajektorien einer Vielzahl Kraftfahrzeuge auf der Fahrspur im Bereich des ersten und/oder des zweiten Abschnitts; des Bestimmens des Verlaufs der Fahrspur im Bereich des ersten und zweiten Abschnitts auf der Basis der Fahrtrajektorien; des Bestimmens einer wahrscheinlichen Fahrtrajektorie der Kraftfahrzeuge im Bereich des dritten Abschnitts auf der Basis des bestimmten Verlaufs auf dem ersten und zweiten Abschnitt; und des Bestimmens des Verlaufs der Fahrspur im Bereich des dritten Abschnitts.

Description

Die Erfindung betrifft die Bestimmung eines Verlaufs einer Fahrspur einer Fahrstraße. Insbesondere betrifft die Erfindung die Bestimmung eines Verlaufs einer Fahrspur im Bereich einer Kreuzung zweier Fahrstraßen.
Ein Kraftfahrzeug kann automatisiert in Längs- und/oder Querrichtung gesteuert werden. Dazu können einerseits Daten verwendet werden, die aus einem Umfeld des Kraftfahrzeugs abgetastet werden, andererseits können der Steuerung Daten einer hochgenauen geographischen Karte zugrunde gelegt werden. Die Erstellung einer solchen Karte ist sehr aufwändig, da hierfür eine große Vielzahl Straßenabschnitte mit hoher Präzision und ausreichender Häufigkeit vermessen werden müssen.
DE 10 2013 208 521 A1 schlägt vor, eine hochgenaue Karte auf der Basis von Beobachtungen einer Flotte von Fahrzeugen zu bestimmen.
Werden Vermessungsdaten, die an Bord eines Kraftfahrzeugs erstellt wurden, unverarbeitet an einer zentralen Stelle gesammelt, so kann hierfür eine unverhältnismäßig große Bandbreite erforderlich sein. Werden die Daten andererseits lokal seitens des Kraftfahrzeugs vorverarbeitet, so können hierfür üblicherweise nur begrenzte Verarbeitungsressourcen verwendet werden. Es besteht die Gefahr, dass die Daten durch die Verarbeitung verunreinigt werden oder dass Details verloren gehen. Insbesondere im Bereich eines schwierig zu kartographierenden Bereichs, beispielsweise einer Kreuzung zweier Straßen, kann das flottenbasierte Kartographieren schwierig sein.
Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Technik zur kollektiven Kartographierung anzugeben, das bevorzugt eine hohe Aktualität und Genauigkeit bei gleichzeitiger Verwendung geringer Übertragungsbandbreite zwischen den Kraftfahrzeugen und einer zentralen Stelle erlaubt.
Eine Fahrstraße mit einer Fahrspur umfasst einen ersten und einen zweiten abzweigungsfreien Abschnitt, sowie einen dritten Abschnitt, der zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt liegt und in dessen Bereich die Fahrstraße einen niveaugleichen Verkehrsknotenpunkt mit einer anderen Fahrstraße bildet.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen des Verlaufs der Fahrspur Schritte des Bestimmens von Fahrtrajektorien einer Vielzahl Kraftfahrzeuge auf der Fahrspur im Bereich des ersten und/oder des zweiten Abschnitts; des Bestimmens des Verlaufs der Fahrspur im Bereich des ersten und zweiten Abschnitts auf der Basis der Fahrtrajektorien; des Bestimmens einer wahrscheinlichen Fahrtrajektorie der Kraftfahrzeuge im Bereich des dritten Abschnitts auf der Basis des bestimmten Verlaufs auf dem ersten und zweiten Abschnitt; und des Bestimmens des Verlaufs der Fahrspur im Bereich des dritten Abschnitts.
Der niveaugleiche Verkehrsknotenpunkt kann insbesondere als Einmündung, Einbiegung, Kreuzung, Auffahrt oder Abfahrt ausgebildet sein. Der Verlauf der Fahrspur kann durch ihr Unterteilen in drei Abschnitte insbesondere im Bereich des Verkehrsknotenpunkts verbessert bestimmt werden.
Eine Fahrtrajektorie kann insbesondere auf der Basis einer Reihe von absoluten Positionsbestimmungen und einer Odometrie bestimmt werden. Die absolute Positionsbestimmung kann insbesondere mittels eines Empfängers eines satellitengestützten Navigationssystems bestimmt werden. Andere Bestimmungsarten sind jedoch auch möglich, beispielsweise mittels optischer Erfassung einer Landmarke und Triangulation. Die Odometrie kann insbesondere eine vom Kraftfahrzeug zurückgelegte Strecke bestimmen und beispielsweise mittels auf der Basis einer Raddrehzahl eines Rads des Kraftfahrzeugs arbeiten. Eine Odometer-Information kann auch auf der Basis anderer Sensoren bestimmt sein. Beispielsweise können eine Rotation oder eine Translation des Kraftfahrzeugs mittels eines Beschleunigungs- oder Drehratensensors bestimmt werden. Eine Bewegung des Kraftfahrzeugs in Richtung und/oder Geschwindigkeit kann auch auf der Basis eines kontaktlosen Sensors wie einer Kamera, eines Radarsensors, eines LiDAR-Sensors oder eines Ultraschallsensors bestimmt werden. Der Sensor ist bevorzugt bildgebend und kann weiter bevorzugt optisch sein, indem er eine licht- oder radiowellenbasierte Abtastung durchführt. Die Bestimmung kann auf der Basis eines optischen Flusses erfolgen. Ein solches Verfahren wird auch „visuelle Odometrie“ genannt.
Allgemein ist eine Odometer-Information eine relative Größe, die sich auf eine gegenwärtige oder vergangene Position des Kraftfahrzeugs bezieht und bevorzugt eine Richtungskomponente, eine Entfernungskomponente und/oder eine Geschwindigkeitskomponente umfassen kann.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Lage wenigstens einer Punktlandmarke im Bereich des ersten oder zweiten Abschnitts bestimmt, wobei die Fahrtrajektorie im Bereich des dritten Abschnitts bezüglich der bestimmten Punktlandmarke bestimmt wird. Die Landmarke kann beispielsweise eine Fahrspurbegrenzung, ein Straßenschild oder ein anderes erfassbares Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs umfassen, dessen Position an Bord des Kraftfahrzeugs bekannt ist, beispielsweise weil sie in einer Straßenkarte vermerkt ist. Das Bestimmen einer Position des Kraftfahrzeugs und das Abtasten des Objekts in der Umgebung können miteinander integriert ausgeführt werden, beispielsweise mittels eines SLAM-Algorithmus (Simultaneous Localization and Mapping).
Die Punktlandmarke kann ein neben der Fahrspur liegendes Objekt umfassen, beispielsweise eine Notrufsäule, ein Verkehrs- oder Hinweisschild oder eine Fahrbahnmarkierung. Insbesondere wenn das Objekt relevant für den Verkehr auf der Fahrspur ist, kann es gut erfassbar und identifizierbar sein und seine Position kann ausreichend genau bekannt sein.
Die Fahrstraße kann mehrere Fahrspuren in der gleichen Richtung umfassen. Eine Unterscheidung eines Spurwechsels von einem Verlassen oder Betreten der Fahrspur durch ein Kraftfahrzeug kann aufgrund der Anschlussinformationen aus dem ersten und zweiten Abschnitt mit verbesserter Genauigkeit getroffen werden. Umfasst die Fahrstraße zwei Fahrspuren, deren rechte Fahrstreifenbegrenzungen einander entsprechen und deren linke Fahrstreifenbegrenzungen einander entsprechen, so kann das Bestimmen der Fahrspur, auf der sich das Kraftfahrzeug befindet, nicht auf der Basis beobachteter Fahrstreifen erfolgen. Eine solche Situation besteht beispielsweise bei vier oder mehr Fahrstreifen, zwischen denen Spurwechsel erlaubt sind; hierbei können in der Mitte zwei oder mehr Fahrstreifen liegen, die beidseitig mit unterbrochenen Linien begrenzt sind.
Können Wechsel zwischen benachbarten Fahrstreifen ausreichend zuverlässig erkannt werden, kann eine durch eines der Kraftfahrzeuge befahrene Fahrspur bestimmt werden, indem eine initiale Fahrspurzuordnung; also die Fahrspur, auf der sich das Kraftfahrzeug bei Eintritt in einen Abschnitt befindet, bestimmt wird, und danach der befahrene Fahrstreifen auf der Basis der initialen Fahrspur und einer Abfolge von Wechseln der Fahrspuren bestimmt wird. Anders ausgedrückt kann eine initiale Fahrspur, auf der sich eines der Kraftfahrzeuge beim Eintritt in einen der abzweigungsfreien Abschnitte befindet, bestimmt werden, und der Verlauf der Fahrspur kann auf der Basis eines Wechsels der vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur bestimmt werden. Der Verlauf eines Abschnitts zwischen zwei Spurwechseln kann auf der Basis der Trajektorie des Kraftfahrzeugs und der benutzten Fahrspur bestimmt werden.
Dazu kann die Abfolge von Wechseln des Kraftfahrzeugs zwischen benachbarten Fahrspuren der Fahrstraße bestimmt werden. Eine Wahrscheinlichkeit, mit der sich das Kraftfahrzeug beim Eintritt in einen der abzweigungsfreien Abschnitte auf einer der Fahrspuren befindet, kann auf der Basis der Abfolge bestimmt werden. Ein Maß für die Übereinstimmung zwischen der Abfolge und einer bekannten Anordnung von Fahrspuren kann dadurch betrachtet werden. Beispielsweise kann eine Fahrstraße drei Fahrspuren umfassen. Werden zwei Spurwechsel in nach links bestimmt, so kann als initiale Fahrspur die äußerste rechte Spur bestimmt werden. Eine initiale Fahrspurzuordnung kann beispielsweise auch als unwahrscheinlich bestimmt werden, wenn das Kraftfahrzeug nacheinander zwei Fahrspurwechsel nach rechts durchführt, obwohl sich rechts des initialen Fahrstreifens nur noch ein Fahrstreifen befindet. Ähnlich unwahrscheinlich wäre diese initiale Zuordnung auch dann, wenn das Fahrzeug nach dem ersten Fahrspurwechsel nach rechts auf seiner rechten Seite eine unterbrochene Linie beobachtet.
Eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Befahren einer angenommenen initialen Fahrspur beim Eintritt in einen der abzweigungsfreien Abschnitte durch das Kraftfahrzeug kann dann bestimmt werden, wenn die Fahrtrajektorie des Kraftfahrzeugs auf der Fahrstraße nahe an einem Verlauf liegt, der aufgrund der angenommenen Fahrspur zu erwarten ist. Der Verlauf kann zwei- oder dreidimensional bestimmt sein.
Der zu erwartende Verlauf kann bestimmt werden, indem zunächst Durchstoßpunkte von Trajektorien einer Vielzahl Kraftfahrzeuge durch einen vorbestimmten Straßenquerschnitt der Fahrstraße bestimmt werden, dann auf der Basis der Durchstoßpunkte Grenzen zwischen benachbarten Fahrspuren bestimmt werden und schließlich der zu erwartende Verlauf auf der Basis der Grenzen bestimmt wird („spatial prior fit“).
Eine Wahrscheinlichkeit, mit der sich das Kraftfahrzeug beim Eintritt in einen der abzweigungsfreien Abschnitte auf einer der Fahrspuren befindet, kann auf der Basis einer Distanz der Trajektorie zu den bestimmten Grenzen bestimmt werden.
Eine Anzahl Fahrspuren der Fahrstraße kann auf der Basis von durch eine Vielzahl Kraftfahrzeuge beobachteten Fahrstreifenbegrenzungen zwischen Fahrspuren bestimmt werden („coverage“). Dabei kann eine Fahrspur als nicht existent angenommen werden, falls ihre Fahrspurmarkierung von weniger als einem bestimmten Anteil aller Kraftfahrzeuge beim Durchfahren des jeweiligen Streckenabschnitts beobachtet wurde.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Erlaubnis zum Wechsel der Fahrspur im Bereich des dritten Abschnitts bestimmt und die wahrscheinliche Fahrtrajektorie wird auf der Basis der bestimmten Erlaubnis bestimmt. Besteht im Bereich des Verkehrsknotenpunkts beispielsweise ein Überholverbot, so kann ein in diesem Bereich erfasster Spurwechsel eines Kraftfahrzeugs als unzulässiges Manöver betrachtet und eine zugeordnete Trajektorie insgesamt verworfen werden.
Bestimmte Verläufe von Fahrspuren können auf aneinander angrenzenden Abschnitten zu einem Gesamtverlauf verbunden werden. Dadurch kann aus einer Vielzahl einzelner Abschnitte von Fahrspuren eine praktisch beliebig große Straßenkarte generiert werden. Die Straßenkarte kann eine hohe Genauigkeit bezüglich des Verlaufs von Fahrspuren haben. Die Straßenkarte kann mit weiteren Informationen angereichert werden, insbesondere mit Informationen einer weniger genauen Straßenkarte, die beispielsweise nur für eine Navigation, nicht aber für einen hochgenaue Anwendung wie ein automatisches Steuern einer Längs- und/oder Querdynamik eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Die ungenaue Karte kann so in eine hochgenaue Karte überführt werden. Mit steigender Anzahl insbesondere aktueller Beobachtungen von Trajektorien unterschiedlicher Kraftfahrzeuge können eine Genauigkeit und/oder eine Zuverlässigkeit der Straßenkarte gesteigert werden. Ein Einsatz von speziellen Messfahrzeugen oder eine Auswertung weiterer Informationsquellen wie Satellitenbildern kann entbehrlich sein.
Zwischen dem Gesamtverlauf und einem angenommenen Verlauf kann ein Unterschied bestimmt und auf der Basis des Unterschieds eine Korrektur des angenommenen Verlaufs bestimmt werden.
Nach einem zweiten Aspekt umfasst eine Vorrichtung eine Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von bestimmten Fahrtrajektorien einer Vielzahl Kraftfahrzeuge, wobei die Fahrtrajektorien jeweils über den ersten und/oder den zweiten Abschnitt der Fahrstraße führen; und eine Verarbeitungseinrichtung. Die Verarbeitungseinrichtung ist dazu eingerichtet, einen Verlauf einer Fahrspur im Bereich des ersten und zweiten Abschnitts auf der Basis der Fahrtrajektorien zu bestimmen und eine wahrscheinliche Fahrtrajektorie der Kraftfahrzeuge im Bereich des dritten Abschnitts auf der Basis des bestimmten Verlaufs auf dem ersten und zweiten Abschnitt zu bestimmen.
Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein hierin beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:

1 ein System,
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens, und
3 eine beispielhafte Kreuzung zweier Fahrstraßen illustriert.

1 zeigt ein System 100 mit einem Kraftfahrzeug 105 und einer zentralen Stelle 110. Eine Fahrstraße 115 umfasst eine Fahrspur 120, auf derer sich das Kraftfahrzeug 105 bewegen kann. Das Kraftfahrzeug 105 umfasst eine Vorrichtung 125, die eine Verarbeitungseinrichtung 130 und eine Positioniereinrichtung 135 umfasst.
Die Positioniereinrichtung 135 ist dazu eingerichtet, eine absolute Position des Kraftfahrzeugs 105 zu bestimmen. Auf der Basis einer Serie bestimmter Positionen kann die Verarbeitungseinrichtung 130 eine Fahrtrajektorie 140 des Kraftfahrzeugs 105 bestimmen. Die Bestimmung der Fahrtrajektorie 140 kann zusätzlich mittels visueller Odometrie bestimmt werden. Dazu kann ein Umfeld des Kraftfahrzeugs 105 mittels eines oder mehrerer bevorzugt berührungslosen Sensoren 142 abgetastet werden. Ein Sensor 142 kann insbesondere einen optischen Sensor wie eine Kamera umfassen, es können aber auch beispielsweise ein Radarsensor, ein Lidarsensor oder ein Ultraschallsensor vorgesehen sein. Aufgrund der Abtastung kann eine Fahrspurbegrenzung 145 der Fahrspur 120 im Bereich des Kraftfahrzeugs 105 bestimmt werden. Außerdem kann eine Landmarke 150 bestimmt werden, die üblicherweise nicht überfahren werden darf und sich neben oder über der Fahrstraße 115 befinden kann. Die Landmarke 150 kann beispielsweise eine Verkehrsampel, ein Verkehrsschild oder eine Bake umfassen. Eine vorgesehene Position der Landmarke 150 kann bekannt oder unbekannt sein.
Zur Bestimmung der Fahrtrajektorie 140 kann beobachtet werden, wie sich eine Landmarke 150 durch einen Abtastungsbereich des Sensors 142 bewegt, wenn das Kraftfahrzeug 105 fährt. Die relative Bewegung des Kraftfahrzeugs 105 zur Landmarke 150, und damit zur Fahrstraße 115, kann aus dieser Beobachtung bestimmt werden. Die Bestimmung kann verbessert durchgeführt werden, wenn die vorbestimmte Position der Landmarke 150 bekannt ist. Unter Umständen kann im Rahmen der Beobachtung auch eine Abweichung einer beobachteten Position der Landmarke 150 von der vorbestimmten Position bestimmt werden. Die vorbestimmte Position kann beispielsweise in einem Datenspeicher 155 abgelegt sein. Dort abgelegte Daten können insbesondere Kartendaten umfassen, die auch einen vorbestimmten Verlauf der Fahrstraße 115 oder der Fahrspur 120 umfassen können.
Die Fahrtrajektorie 140 kann ferner auf der Basis weiterer Beobachtungen eines Sensors oder Systems an Bord des Kraftfahrzeugs 105 bestimmt werden. Ein solcher Sensor kann beispielsweise einen Drehzahlsensor an einem Rad des Kraftfahrzeugs 105 umfassen. Es ist bevorzugt, dass die Vorrichtung 125 ferner eine Kommunikationsvorrichtung 160 umfasst, die insbesondere zur drahtlosen Kommunikation eingerichtet sein kann. Zur Kommunikation kann ein drahtloses Netzwerk wie ein Mobilfunknetzwerk verwendet werden.
Die zentrale Stelle 110 kann als Server oder beispielsweise auch als Dienst in einer Cloud realisiert sein. Die zentrale Stelle 110 umfasst eine Kommunikationsvorrichtung 165, eine Verarbeitungseinrichtung 170 und einen Datenspeicher 175. Die Kommunikationsvorrichtungen 160 und 165 sind bevorzugt zur gegenseitigen Kommunikation eingerichtet, wobei ein Teil der Übertragung auch drahtgebunden erfolgen kann. Die zentrale Stelle 110 ist dazu eingerichtet, Fahrinformationen einer Vielzahl Kraftfahrzeuge 105 zu empfangen und zu verarbeiten. Bevorzugt ist die zentrale Stelle 110 ferner dazu eingerichtet, den Verlauf einer durch Kraftfahrzeuge 105 befahrenen Fahrspur 120 zu bestimmen. Außerdem kann bestimmt werden, ob der bestimmte Verlauf von einem vorbestimmten Verlauf abweicht, der in den oben erwähnten Kartendaten angegeben ist. In diesem Fall kann eine Korrektur des vorbestimmten Verlaufs bestimmt werden. In einer Ausführungsform kann eine ähnliche Korrektur bezüglich einer Position, Existenz oder Art einer Landmarke 150 auf der Basis einer Vielzahl von Informationen von Kraftfahrzeugen 105 bestimmt werden.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200, das insbesondere auf der Basis eines Systems 100 wie dem von 1 ausgeführt werden kann. In einem ersten Schritt 205 kann eine Fahrtrajektorie 140 des Kraftfahrzeugs 105 bestimmt werden. Die Bestimmung kann auf der Basis absoluter Positionsbestimmungen, insbesondere mittels der Positioniereinrichtung 135, oder auf der Basis einer relativen Position, beispielsweise als odometrische Bestimmung, erfolgen. Außerdem kann in einem Schritt 210 bestimmt werden, ob die Fahrstraße 115, auf der sich das Kraftfahrzeug 105 befindet, abzweigungsfrei ist.
In einem Schritt 210 kann bestimmt werden, dass sich die bestimmte Fahrtrajektorie 140 auf einen abzweigungsfreien Abschnitt der befahrenen Fahrstraße 115 befindet. Dieser Schritt kann in verschiedenen Ausführungsformen vor, während oder nach der Bestimmung der Fahrtrajektorie 140 bestimmt werden. Zur Bestimmung der Abzweigungsfreiheit kann insbesondere eine odometrische Sensorik an Bord des Kraftfahrzeugs 105 verwendet werden. Informationen über zu beachtende einmündende oder abzweigende Fahrstraßen können aus Kartendaten übernommen werden.
Die bestimmte Fahrtrajektorie 140 wird in einem Schritt 215 an die zentrale Stelle 110 übermittelt. Die zentrale Stelle 110 ist dazu eingerichtet, eine Vielzahl Fahrtrajektorien 140 von Kraftfahrzeugen 105 zu empfangen, welche die Fahrstraße 115 befahren. Sollte sich eine empfangene Fahrtrajektorie 140 über einen Bereich der Fahrstraße 115 hinaus erstrecken, in dem er abzweigungsfrei ist, kann auch seitens der zentralen Stelle 110 eine entsprechende Beschneidung der Fahrtrajektorie 140 auf einen abzweigungsfreien Bereich erfolgen.
In einem Schritt 220 kann seitens der zentralen Stelle 110 bezüglich einer Vielzahl empfangener Fahrtrajektorien 140 eine dazu korrespondierende Fahrspur 120 auf dem abzweigungsfreien Abschnitt der Fahrstraße 115 bestimmt werden. Ein durch das Kraftfahrzeug 105 befahrener Abschnitt einer Fahrspur 120 kann auf der Basis eines Fahrspurwechsels bestimmt werden, der auf einem abzweigungsfreien Abschnitt beobachtet wurde. Ein Fahrspurwechsel kann alternativ seitens des Kraftfahrzeugs 105 oder seitens der entfernten Stelle 110 bestimmt werden. Eine entsprechende Bestimmung kann bezüglich eines anderen Abschnitts der Fahrstraße 115 durchgeführt werden, wobei die beiden Abschnitte auf unterschiedlichen Seiten eines weiteren Abschnitts liegen, in welchem eine Abzweigung vorliegt.
In einem Schritt 225 kann eine wahrscheinliche bzw. die wahrscheinlichste von mehreren möglichen Fahrtrajektorien 140 der Kraftfahrzeuge 105 im Bereich der Abzweigung bestimmt werden. Auf dieser Basis kann in einem Schritt 230 ein Verlauf der Fahrspur 120 im Bereich der Abzweigung bestimmt werden.
Verläufe von Fahrspuren 120 auf Abschnitten der Fahrstraße 115 können in einem Schritt 235 zu einem übergeordneten Verlauf zusammengeführt werden. Dabei können die bestimmten Verläufe insbesondere mit weiteren Daten fusioniert werden, die beispielsweise einer geographischen Karte des betreffenden Gebiets entnommen werden können. Auf der Basis der bestimmten Verläufe können Änderungen, so genannte Patches, für die bestehende geographische Karte bestimmt werden. Die bestehende Karte kann eine übliche, für die Navigation verwendbare Karte mit einer Genauigkeit im Bereich von einem oder mehreren Metern oder eine hochdefinierte (High Definition, HD) Karte mit einer Genauigkeit im Bereich von einem oder wenigen Zentimetern sein.
Zur Bestimmung eines Patches für eine vorhandene geographische Karte kann eine weitere SLAM-Optimierung angewandt werden, um aktualisierte Geometrien zu berechnen. Die Optimierung versucht insbesondere, vorhandene Daten so aufeinander abzustimmen, dass Abweichungen oder Fehler minimiert sind. Dabei muss sicher gestellt werden, dass die neu bestimmten Spurmarkierungen problemlos mit den bereits in der Karte vorhandenen verbunden werden. Für jeden Anfang und jedes Ende einer Spurmarkierung in Längsrichtung kann ein harter Faktor bestimmt werden, der die Orte der entsprechenden Punkte dazu zwingt, genau dort zu liegen, wo sie sich innerhalb der Karte befinden. Ein solcher harter Faktor kann auch Zwangsbedingung genannt werden und bleibt bei der Optimierung unverändert. Abschließend kann das Ergebnis in die Datenstruktur einer digitalen Karte umgewandelt werden.
Die Bestimmung des Verlaufs der Fahrspurmarkierungen kann mittels eines Ansatzes erfolgen, der „Spatial Prior Fit“ (räumliche Anpassung eines Prior) genannt wird. Ein räumlicher Prior repräsentiert eine Annahme über die vorzeichenbehaftete orthogonale Distanz einer Spurmarkierung zur Mittellinie einer Fahrspur 120. Für jedes Mittelliniensegment kann es bestimmt werden, indem die vorzeichenbehafteten lateralen Abstände der beobachteten Spurmarkierungen, die mit diesem Segment assoziiert sind, oder ein Segment, das die gleiche Spurmarkierungskonfiguration aufweist und höchstens fünf Mittellinienschritte entfernt ist, gruppiert werden. In einer Ausführungsform wird ein Expectation Maximization Clustering mit der gleichen Anzahl von Clustern wie die Spurmarkierungen in der Spurmarkierungskonfiguration des Segments verwendet. Die resultierenden Cluster können nach seitlichem Abstand sortiert und mit einer Spurmarkierungsnummer versehen werden.
Für jede traversierende und angenommene anfängliche Spurzuordnung kann somit der Abstand d zwischen jeder Spurmarkierungsbeobachtung und dem entsprechenden räumlichen Prior berechnet werden. Durch Anwenden der Funktion $d \to \frac{g^{2}}{g^{2} + d^{2}}$
mit dem Zerfallsparameter g = 7,5 kann für jede der Beobachtungen eine Punktzahl im Intervall [0, 1] bestimmt werden. Die Gesamtpunktzahl einer Subhypothese kann als mittlere Punktzahl ihrer Beobachtungen, und die gesamte räumliche Prior-Fit-Punktzahl als mittlere Punktzahl über alle Durchquerungen berechnet werden.
Schließlich kann in einem Schritt 240 eine Korrektur bestimmt werden, um einen angenommenen Verlauf einer Fahrspur 120 einem bestimmten Verlauf anzunähern. Die Korrektur kann beispielsweise in Form einer Kartenaktualisierung an eines oder mehrere Kraftfahrzeuge 105 bereitgestellt werden. Die Bereitstellung kann insbesondere mittels der Kommunikationsvorrichtungen 160, 165 erfolgen.
3 zeigt eine Kreuzung 300 einer beispielhaften Fahrstraße 115 mit einer weiteren Fahrstraße 305. Dabei sind zur besseren Darstellung nur Fahrspuren 115 einer Fahrtrichtung, in der Darstellung von unten nach oben, berücksichtigt. Die Fahrstraße 115 umfasst exemplarisch zwei parallele Fahrspuren 120. Im dargestellten Bereich erstreckt sich die Fahrstraße 315 auf einem ersten Abschnitt 310, einem zweiten Abschnitt 315 und einem dazwischen liegenden dritten Abschnitt 320. Die Abschnitte 310 und 315 sind abzweigungsfrei und im Bereich des dritten Abschnitts 320 besteht potentiell die Gelegenheit für ein Kraftfahrzeug 105, zwischen der Fahrstraße 115 und der weiteren Fahrstraße 305 zu wechseln.
Die in 3 im Bereich des dritten Abschnitts 320 dargestellten Bodenmarkierungen (auch: Spurmarkierungen oder Fahrspurmarkierungen), die jeweils eine laterale Begrenzung einer Fahrspur 120 kennzeichnen, sind rein exemplarisch und nicht notwendigerweise vollständig. Üblicherweise unterscheidet eine Abtastung durch eine Umgebungssensorik 142, die dazu eingerichtet ist, Bodenmarkierungen zu erkennen, beispielsweise mittels einer Kamera oder eines Lidarsensors, nicht zwischen einer unterbrochenen und einer durchgezogenen Bodenmarkierung. Weitere Markierungen im Bereich einer Kreuzung 300 wie eine Haltelinie, eine Begrenzungslinie eines Fußgängerüberwegs oder eines querenden Radwegs oder auch ein Richtungspfeil für eine Zuordnung einer Fahrtrichtung zu einer Fahrspur 120 werden in der Regel nicht ausgewertet. Durch die vorgeschlagene Bestimmung der Fahrspur 120 auf abzweigungsfreien, an eine Kreuzung, Auffahrt oder Abfahrt angrenzenden Abschnitten einer Fahrstraße 115 kann der dazwischen liegende Verlauf der Fahrstraße 115 verbessert auf der Basis statistischer Beobachtungen bestimmt werden.
Bezugszeichenliste

100: System
105: Kraftfahrzeug
110: zentrale Stelle
115: Fahrstraße
120: Fahrspur
125: Vorrichtung
130: Verarbeitungseinrichtung
135: Positioniereinrichtung
142: Sensor
145: Fahrbahnbegrenzung
150: Landmarke
155: Datenspeicher
160: Kommunikationsvorrichtung
165: Kommunikationsvorrichtung
170: Verarbeitungseinrichtung
175: Datenspeicher
200: Verfahren
205: Bestimmen Fahrtrajektorie
210: Fahrstraße abzweigungsfrei?
215: Fahrtrajektorie übermitteln
220: Bestimmen Verlauf einer Fahrspur
225: Bestimmen wahrscheinliche Fahrtrajektorie in Zwischenbereich
230: Bestimmen Verlauf der Fahrspur im Zwischenbereich
235: Zusammenführen Verläufe zu Gesamtverlauf
240: Bestimmen Korrektur
300: Kreuzung
305: weitere Fahrstraße
310: erster Abschnitt
315: zweiter Abschnitt
320: dritter Abschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013208521 A1 [0003]

Claims

Verfahren (200) zum Bestimmen des Verlaufs einer Fahrspur (120) einer Fahrstraße (115), wobei das Verfahren (200) folgende Schritte umfasst: - Bestimmen eines ersten abzweigungsfreien Abschnitts (310) der Fahrstraße (115); - Bestimmen eines zweiten abzweigungsfreien Abschnitts (315) der Fahrstraße (115); - Bestimmen eines dritten Abschnitts (320) der Fahrstraße (115), der zwischen dem ersten (310) und dem zweiten Abschnitt (315) liegt, wobei die Fahrstraße (115) im Bereich des dritten Abschnitts (320) einen niveaugleichen Verkehrsknotenpunkt mit einer weiteren Fahrstraße (305) bildet; - Bestimmen von Fahrtrajektorien einer Vielzahl Kraftfahrzeuge (105) auf der Fahrspur (120) im Bereich des ersten (310) und/oder des zweiten Abschnitts (315); - Bestimmen des Verlaufs der Fahrspur (120) im Bereich des ersten (310) und zweiten Abschnitts (315) auf der Basis der Fahrtrajektorien; - Bestimmen einer wahrscheinlichen Fahrtrajektorie der Kraftfahrzeuge (105) im Bereich des dritten Abschnitts (320) auf der Basis des bestimmten Verlaufs auf dem ersten (310) und zweiten Abschnitt (315); und - Bestimmen des Verlaufs der Fahrspur (120) im Bereich des dritten Abschnitts (320).
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei eine Fahrtrajektorie auf der Basis einer Reihe von absoluten Positionsbestimmungen und einer Odometrie bestimmt wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 2, wobei die Lage wenigstens einer Punktlandmarke im Bereich des ersten (310) oder zweiten Abschnitts (315) bestimmt wird und die Fahrtrajektorie im Bereich des dritten Abschnitts (320) bezüglich der bestimmten Punktlandmarke bestimmt wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 3, wobei die Punktlandmarke eine Fahrstreifenbegrenzung umfasst.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Punktlandmarke ein neben der Fahrspur (120) liegendes Objekt umfasst.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine initiale Fahrspur (120) bestimmt wird, auf der sich eines der Kraftfahrzeuge (105) beim Eintritt in einen der abzweigungsfreien Abschnitte (310, 315) befindet, und der Verlauf der Fahrspur (120) auf der Basis eines Wechsels der vom Kraftfahrzeug (105) befahrenen Fahrspur (120) bestimmt wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 6, wobei eine Abfolge von Wechseln des Kraftfahrzeugs (105) zwischen benachbarten Fahrspuren (120) der Fahrstraße (115) bestimmt wird und eine Wahrscheinlichkeit, mit der sich das Kraftfahrzeug (105) beim Eintritt in einen der abzweigungsfreien Abschnitte (310, 315) auf einer der Fahrspuren (120) befindet, auf der Basis der Abfolge bestimmt wird.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Befahren einer angenommenen initialen Fahrspur (120) beim Eintritt in einen der abzweigungsfreien Abschnitte (310, 315) durch das Kraftfahrzeug bestimmt wird, wenn die Fahrtrajektorie des Kraftfahrzeugs (105) auf der Fahrstraße (115) nahe an einem Verlauf liegt, der aufgrund der angenommenen Fahrspur (120) zu erwarten ist.
Verfahren (200) nach Anspruch 8, wobei Durchstoßpunkte von Trajektorien der Vielzahl Kraftfahrzeuge (105) durch einen Straßenquerschnitt der Fahrstraße (115) bestimmt werden; auf der Basis der Durchstoßpunkte Grenzen zwischen benachbarten Fahrspuren (120) bestimmt werden und der zu erwartende Verlauf auf der Basis der Grenzen bestimmt wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 9, wobei eine Wahrscheinlichkeit, mit der sich das Kraftfahrzeug (105) beim Eintritt in einen der abzweigungsfreien Abschnitte (310, 315) auf einer der Fahrspuren (120) befindet, auf der Basis einer Distanz der Trajektorie zu den Grenzen bestimmt wird.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Anzahl Fahrspuren (120) der Fahrstraße (115) auf der Basis von durch die Vielzahl Kraftfahrzeuge (105) beobachteten Fahrstreifenbegrenzungen zwischen Fahrspuren (120) bestimmt wird.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Erlaubnis zum Wechsel der Fahrspur (120) im Bereich des dritten Abschnitts (320) bestimmt wird und die wahrscheinliche Fahrtrajektorie auf der Basis der bestimmten Erlaubnis bestimmt wird.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bestimmte Verläufe von Fahrspuren (120) auf aneinander angrenzenden Abschnitten (310-320) zu einem Gesamtverlauf verbunden werden.
Verfahren (200) nach Anspruch 13, wobei ein Unterschied zwischen dem Gesamtverlauf und einem angenommenen Verlauf bestimmt und auf der Basis des Unterschieds eine Korrektur des angenommenen Verlaufs bestimmt wird.
Vorrichtung (125), folgende Elemente umfassend: - eine Kommunikationseinrichtung (160) zum Empfangen von bestimmten Fahrtrajektorien einer Vielzahl Kraftfahrzeuge (105), - wobei die Fahrtrajektorien jeweils über einen ersten (310) und/oder einen zweiten abzweigungsfreien Abschnitt (315) einer Fahrstraße (115) führen, wobei die Fahrstraße (115) im Bereich eines dritten Abschnitts (320), der zwischen dem ersten (310) und dem zweiten Abschnitt (315) liegt, einen niveaugleichen Verkehrsknotenpunkt mit einer weiteren Fahrstraße (305) bildet; und - eine Verarbeitungseinrichtung (130), die dazu eingerichtet ist, einen Verlauf einer Fahrspur (120) im Bereich des ersten (310) und zweiten Abschnitts (315) auf der Basis der Fahrtrajektorien zu bestimmen; - wobei die Verarbeitungseinrichtung (130) weiter dazu eingerichtet ist, eine wahrscheinliche Fahrtrajektorie der Kraftfahrzeuge (105) im Bereich des dritten Abschnitts (320) auf der Basis des bestimmten Verlaufs auf dem ersten (310) und zweiten Abschnitt (315) zu bestimmen.